碳化硅色澤及特性
純碳化硅是無色透明的結晶,工業碳化硅則有霧色、淡黃色、淺綠色、深綠色、淺藍色、深藍色乃至黑色,透明程度依次降低。則一般將碳化硅分為黑碳化硅(國內常用代號C表示)和綠碳化硅(代號GC)兩類。其中從霧色的直到深綠色的SiC都歸入綠碳化硅;暗藍色的至黑色的則都歸入黑碳化硅。
碳化硅成色的原因還未完全清楚。一般認為,多與各種雜質的存在有關。當結晶中溶有較多的碳時,SiC結晶呈黑色;鋁對SiC色澤有較大影響,能使結晶呈棕黑色或黑色;硼也能使SiC結晶呈黑色;鐵的存在對綠碳化硅的形成無影響;有些稀土氧化物(如Ce2O3等)能是SiC結晶呈綠色或深綠色。另外,氮原子在SiC結晶中的分散,能是結晶變綠色。氮原子的濃度越大,則SiC結晶顏色越深。碳化硅色澤及特性
碳化硅的色澤與結晶類型之間有一定的統計關系。綠碳化硅基本上都是6H型,某些則含有5%~10%的15R型;黑碳化硅也以6H型為主,但含有較多的15R和4H型(見表2-3-1).碳化硅色澤及特性
表2-3-1 SiC晶體色澤與結構類型間的統計關系
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試樣色澤
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物色
淺綠色
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綠色
深綠色
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黃色
黃綠色
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藍色
藍綠色
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黑色
半透明
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黑色
不透明
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各種晶體所占比例/%
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15R
6H
4H
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0
100
0
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25
70
5
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85
10
5
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40
45
15
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40
30
30
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10
20
70
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由化學成分可知,黑碳化硅所含游離Si、C(石墨狀)、Fe2O3、MgO、Al2O3等雜質通常高于綠碳化硅(見表2-3-2)。但這也不是優良的,黑碳化硅中SiC含量高于綠碳化硅也是常有的事;無色透明的碳化硅也不是一定含SiC*高,而常常含有較多的SiO2。碳化硅色澤及特性
表2-3-2 各色碳化硅結晶的化學成分
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色澤
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黑色晶體
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綠色晶體
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黃色晶體
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化學成分/%
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SiC
Al2O3
Fe
CaO
S
C
F. Si
F. SiO2
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96.41
0.31
0.22
0.21
0.09
2.64
0.08
0.32
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97.81
0.18
0.21
0.63
0.09
1.27
0.42
0.31
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98.63
1.17
0.09
0.32
0.34
0.29
0.31
0.28
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比重
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3.217
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3.214
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3.219
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黑、綠碳化硅的機械性質略有不同。一般認為二者相比,綠碳化硅更硬更脆,黑碳化硅則更韌而稍軟。有一組對比數據:綠SiC維氏顯微硬度32000~34000MPa,顯微脆性指標7.5~9;黑SiC則分別為31000~328000
MPa和6.2~8.0。
綠SiC不同于黑SiC制造過程的特點在于:①采用較純的原料;②配料中加入食鹽。碳化硅耐火材料一般都選用黑碳化硅做原料,一是其韌性高,二是價格上比綠碳化硅更便宜。
綠與黑碳化硅細粉主要通過化學分析識別,前者SiO2、Fe2O3,含量低,后者高。碳化硅色澤及特性
碳化硅的電學性質
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溫度℃
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0
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100
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200
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300
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400
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α-SiC單晶體
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2.118
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2.666
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3.214
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3.763
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4.310
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商品SiC
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100~200℃間,膨脹系數為(5.68+0.11)×10-6℃-1
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